Где находятся магнитные полюса земли кратко
Обновлено: 02.07.2024
1831 год: первое определение координат магнитного полюса в Северном полушарии
В первой половине XIX века были предприняты первые поиски магнитных полюсов на основе прямых измерений магнитного наклонения на местности. (Магнитное наклонение — угол, на который отклоняется стрелка компаса под действием магнитного поля Земли в вертикальной плоскости. — Прим. ред.)
1841 год: первое определение координат магнитного полюса в Южном полушарии
9 января утром Росс неожиданно для себя обнаружил впереди по курсу свободное ото льда море! Таково было его первое открытие в этом путешествии: он открыл море, которое впоследствии было названо его собственным именем, — море Росса. Справа по курсу обнаружилась гористая, покрытая снегом земля, которая вынуждала корабли Росса плыть на юг и которая, казалось, не собиралась кончаться. Плывя вдоль берега, Росс, конечно, не упускал возможности открывать самые южные земли во славу Британского королевства; так была открыта Земля Королевы Виктории. В то же время его беспокоило, что на пути к магнитному полюсу берег может стать непреодолимым препятствием.
Между тем поведение компаса становилось всё более странным. Росс, обладавший богатым опытом магнитометрических измерений, понимал, что до магнитного полюса осталось не более 800 км. Так близко к нему ещё никто не приближался. Вскоре стало ясно, что Росс опасался не зря: магнитный полюс явно находился где-то справа, а берег упорно направлял корабли всё дальше и дальше на юг.
Пока путь был открыт, Росс не сдавался. Ему было важно собрать, по крайней мере, как можно больше магнитометрических данных в разных точках побережья Земли Виктории. 28 января экспедицию ожидал самый удивительный сюрприз за всё время путешествия: на горизонте вырос огромный проснувшийся вулкан. Над ним висело тёмное облако дыма, окрашиваемого огнём, который столбом вырывался из жерла. Этому вулкану Росс дал имя Эребус, а соседнему — потухшему и несколько меньшему — дал имя Террор.
Росс попытался идти ещё дальше на юг, но очень скоро перед его глазами возникла совершенно невообразимая картина: вдоль всего горизонта, куда хватает глаз, простиралась белая полоса, которая по мере приближения к ней становилась всё выше и выше! Когда корабли подошли поближе, стало ясно, что перед ними справа и слева огромная бесконечная ледяная стена 50-метровой высоты, совершенно плоская сверху, без каких-либо трещин на обращённой к морю стороне. Это была кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса.
Кромка шельфового ледника, носящего ныне имя Росса
В середине февраля 1841 года после 300-километрового плавания вдоль ледяной стены Росс принял решение прекратить дальнейшие попытки найти лазейку. С этого момента впереди оставалась лишь дорога домой.
Экспедицию Росса никак нельзя считать неудачной. Ведь ему удалось измерить магнитное наклонение в очень многих точках вокруг побережья Земли Виктории и установить тем самым положение магнитного полюса с высокой точностью. Росс указал такие координаты магнитного полюса: 75°05′ ю. ш., 154°08′ в. д. Минимальное расстояние, отделявшее корабли его экспедиции от этой точки, составляло всего 250 км. Именно измерения Росса нужно считать первым достоверным определением координат магнитного полюса в Антарктиде (Северного магнитного полюса).
Координаты магнитного полюса в Северном полушарии в 1904 году
Маршрут экспедиции Амундсена 1903–1906 годов
Он подошёл к этой научной задаче со всей серьёзностью и тщательно подготовился к её выполнению: изучал теорию геомагнетизма у ведущих специалистов Германии; там же приобрёл магнитометрические приборы. Практикуясь в работе с ними, Амундсен летом 1902 года объездил всю Норвегию.
К началу первой зимы своего путешествия, в 1903 году, Амундсен достиг острова Кинг-Уильям, который находился совсем недалеко от магнитного полюса. Магнитное наклонение здесь составляло 89°24′.
Решив провести зимовку на острове, Амундсен одновременно создал здесь настоящую геомагнитную обсерваторию, которая выполняла непрерывные наблюдения в течение многих месяцев.
Забегая вперёд, заметим, что есть данные о том, что за этот 73-летний период магнитный полюс не просто немного переехал на север, а скорее описал небольшую петлю. Где-то к 1850 году он сначала прекратил своё движение с северо-запада на юго-восток и лишь потом начал новое путешествие на север, продолжающееся и сегодня.
Дрейф магнитного полюса в Северном полушарии с 1831 по 1994 год
Путь дрейфа Южного магнитного полюса по результатам экспедиций разных лет
С тех пор точное местоположение магнитного полюса в Северном полушарии (Южного магнитного полюса) определялось канадскими магнитологами регулярно с периодичностью около 10 лет. Последующие экспедиции состоялись в 1962, 1973, 1984, 1994 годах.
Причина таких перемещений, конечно, Солнце. Потоки заряженных частиц от нашего светила (солнечный ветер) входят в магнитосферу Земли и порождают в земной ионосфере электрические токи. Те, в свою очередь, порождают вторичные магнитные поля, которые возмущают геомагнитное поле. В результате этих возмущений магнитные полюса и вынуждены совершать свои ежесуточные прогулки. Их амплитуда и скорость, естественно, зависят от силы возмущений.
Суточный путь по результатам экспедиции 1994 года, который проходит Южный магнитный полюс в спокойный день (внутренний овал) и в магнитно-активный день (внешний овал). Средняя точка находится в западной части острова Эллеф-Рингнес и имеет координаты 78°18′ с. ш. и 104°00′ з. д. Она сместилась относительно исходной точки Джеймса Росса почти на 1000 км!
Маршрут таких прогулок близок к эллипсу, причём полюс в Северном полушарии совершает обход по часовой стрелке, а в Южном полушарии — против. Последний даже в дни магнитных бурь уходит от средней точки не более чем на 30 км. Полюс же в Северном полушарии в такие дни может уйти от средней точки на 60–70 км. В спокойные дни размеры суточных эллипсов для обоих полюсов существенно сокращаются.
Дрейф магнитного полюса в Южном полушарии с 1841 по 2000 год
Следует отметить, что исторически с измерением координат магнитного полюса в Южном полушарии (Северного магнитного полюса) дело всегда обстояло достаточно сложно. Во многом виновата его труднодоступность. Если от Резолют-Бей до магнитного полюса в Северном полушарии можно добраться на маленьком аэроплане или вертолёте за несколько часов, то от южной оконечности Новой Зеландии до побережья Антарктиды надо лететь более 2000 км над океаном. А после этого нужно проводить исследования в тяжёлых условиях ледового континента. Чтобы должным образом оценить труднодоступность Северного магнитного полюса, вернёмся в самое начало XX столетия.
29 октября 1908 года одна группа во главе с самим Шеклтоном отправилась в запланированную экспедицию к Южному географическому полюсу. Правда, экспедиция так и не смогла до него дойти. 9 января 1909 года всего в 180 км от Южного географического полюса ради спасения голодных и измученных людей Шеклтон принимает решение оставить флаг экспедиции здесь и повернуть группу обратно.
Путь дрейфа магнитного полюса в Антарктиде с 1841 по 2000 год. Показаны положения Северного магнитного полюса, установленные в ходе экспедиций в 1841 году (Джеймс Росс), 1909, 1912, 1952, 2000 годах. Чёрными квадратами отмечены некоторые стационарные станции в Антарктиде
Вторая группа полярников во главе с австралийским геологом Эджвортом Дэвидом (1858–1934) независимо от группы Шеклтона отправилась в путешествие к магнитному полюсу. Их было трое: Дэвид, Моусон и Маккей. В отличие от первой группы они не имели опыта полярных исследований. Выйдя 25 сентября, они уже к началу ноября выбились из графика и из-за перерасхода пищи вынуждены были сесть на строгий паёк. Антарктида преподавала им суровые уроки. Голодные и обессиленные, они проваливались почти в каждую расселину во льду.
11 декабря едва не погиб Моусон. Он провалился в одну из бесчисленных расселин, и только надёжная верёвка спасла жизнь исследователю. Несколько дней спустя в расселину провалились 300-килограммовые сани, едва не утянувшие за собой трёх обессилевших от голода людей. К 24 декабря серьёзно ухудшилось состояние здоровья полярников, они страдали одновременно и от обморожения, и от солнечных ожогов; у Маккея к тому же развилась снежная слепота.
Итак, Дэвид, Моусон и Маккей были первыми людьми, ступившими на магнитный полюс в Южном полушарии, который в тот день оказался в точке с координатами 72°25′ ю. ш., 155°16′ в. д. (в 300 км от точки, измеренной в своё время Россом).
Однако последняя экспедиция (экспедиция 2000 года) была проведена на достаточно высоком уровне. Поскольку Северный магнитный полюс уже давно сошёл с материка и находился в океане, эта экспедиция проводилась на специально оборудованном судне.
Измерения показали, что в декабре 2000 года Северный магнитный полюс находился напротив побережья Земли Адели в точке с координатами 64°40′ ю. ш. и 138°07′ в. д.
При ориентировании на местности альпинисты, туристы, путешественники пользуются компасом для определения сторон света. Действие компаса основано на ориентации магнитной стрелки вдоль линий магнитного поля Земли.
Планета Земля является большим магнитом. Южный магнитный полюс Земли находится вблизи Северного географического полюса Земли, поэтому северный полюс компаса притягивается к Южному магнитному полюсу Земли и приблизительно указывает на Северный географический полюс.
Компас (итал. compassio) — устройство для определения географических полюсов путём ориентирования вдоль линий магнитного поля Земли.
На рис. \(2\) изображена интенсивность линий магнитного поля Земли, которые выходят из Северного магнитного полюса, который приблизительно совпадает с Южным географическим полюсом. Линии входят в Южный магнитный полюс Земли.
Положения полюсов постоянно смещаются по причине изменения положения оси, соединяющей магнитные полюса, относительно оси, проходящей через географические полюса.
Примерные отклонения магнитные стрелки от географического меридиана составляют \(10°\). По компасу мы определяем направление на север.
Электромагнитные возмущения на Солнце вызывают магнитные бури на Земле. Это явление отражается на показаниях приборов, в том числе, и на компасе (рис. \(3\)).
При нарастании солнечной активности (этот процесс цикличен и повторяется с периодичностью 11 лет) с поверхности Солнца выбрасываются потоки заряженных частиц (рис. \(4\)), что вызывает изменение в магнитном поле Земли и может вызвать магнитную бурю.
Надо отметить, что на земле существуют территории, в которых направление магнитной стрелки компаса не совпадает с направлением магнитных линии магнитного поля Земли.
Магнитная аномалия (от греч. ανωμαλία — ненормальность) — область поверхности, на которой значение или направление вектора магнитного поля значительно отличается от соседних областей.
Курская магнитная аномалия (КМА) — крупнейший по запасам железной руды район в мире. Впервые на отклонение магнитной стрелки под Курском обратил внимание учёный-астроном академик Пётр Борисович Иноходцев в \(1773\) году.
Если залежи железной руды располагаются близко к поверхности земли, то они способны вызывать отклонение магнитной стрелки компаса, что и является признаком аномалии.
Ученые пока не могут объяснить, почему у Земли есть магнитное поле. На данный момент выяснено, что в земной коре, а также в верхних слоях атмосферы существуют разнообразные электрические токи, которые оказывают воздействие на изменения магнитного поля Земли.
Магнитное поле Земли защищает все живое от воздействия космического излучения (той его части, которая состоит из заряженных частиц). Ученые установили, что Луна не имеет магнитного поля. Магнитное поле Меркурия в 100 раз слабее земного, а поле Юпитера сильнее земного в 10 раз.
Существует предположение, что у Луны могло быть магнитное поле. Такую гипотезу выдвинули планетологи после изучения намагниченности лунного грунта из кратера Дюна в районе Моря Дождей, доставленного миссией "Апполон-15" в \(1971\) году.
Наблюдения показывают, что при приближении к Северному географическому полюсу Земли магнитные линии магнитного поля Земли все под большим углом наклоняются к горизонту и около 75° северной широты и 99° западной долготы становятся вертикальными, входя в Землю. Здесь в настоящее время находится Южный магнитный полюс Земли, он удален от Северного географического полюса примерно на 2100 км.
Северный магнитный полюс Земли находится вблизи Южного географического полюса, а именно на 66,5° южной широты и 140° восточной долготы. Здесь магнитные линии магнитного поля Земли выходят из Земли.
Магнитное поле возникает в результате движения заряженных частиц – электронов, протонов, ионов. Существование этого поля обнаруживается по силе (притяжения или отталкивания), воздействующей на проводник, который оказался в этом поле. Наличие магнитного поля Земли кратко иллюстрируется на примере стрелки компаса, концы которой всегда показывают правильные направления — север и юг.
Как возникает магнитное поле Земли
Ядро Земли имеет внешнюю оболочку из расплавленных металлов (железа, никеля и ряда примесей) при температуре 4000-6000 К 0 . Раскаленная масса состоящая из смеси нейтральных атомов и заряженных частиц, вращается вместе с Землей. В результате возникают непрерывно циркулирующие потоки и вихри, которые являются главной (на 90%) причиной появления магнитного поля Земли. Дополнительный вклад в общую напряженность поля дают так называемые магнитные аномалии, то есть участки земной поверхности, где расположены крупные залежи железорудных, намагниченных пород. Яркий пример — Курская магнитная аномалия на территории нашей страны.
Ученые-геофизики с помощью данных точных измерений и сложных математических формул рассчитывают геомагнитную карту Землю.
Изобретение компаса считается одним из самых величайших открытий за всю историю человечества. Впервые в древнем Китае, в 1044г. упоминается устройство, похожее на компас, позволяющее определять стороны света и ориентироваться в пространстве. Существовала теория, что стрелка компаса показывает правильное направление из-за притяжения Полярной звездой. В то время люди, не обладая точными знаниями об электричестве и магнетизме, сумели поставить себе на службу наличие магнитного поля Земли.
Где южный, а где северный полюса?
Если наша планета обладает свойствами постоянно действующего магнита, значит у нее есть северный (N) и южный (S) магнитные полюса. Силовые линии магнитного поля выходят из “севера” и заканчиваются на “юге”. Магнитные полюса N и S вовсе не совпадают с расположением географических полюсов. Более того, северный магнитный полюс находится в южном полушарии (неподалеку от южного географического), а южный магнитный полюс расположен в северном полушарии тоже смещен относительно южного географического.
Рис. 1. Расположение географических и магнитных полюсов Земли.
Куда убегают магнитные полюса
Обнаружено, что магнитная ось Земли имеет угол наклона около 11,5 0 относительно оси вращения Земли. Кроме этого, она смещена относительно центра Земли (не является ее диаметром) в направлении северо-западной части Тихого океана примерно на 540 км. Магнитные полюса не находятся постоянно на одном месте. Происходит постоянный дрейф координат, за которым ведутся непрерывные наблюдения учеными разных стран. Скорость дрейфа не постоянна. По последним данным ее величина достигла 50 км в год (раньше не превышала 15 км). Северный магнитный полюс перемещается от Канады в направлении Сибири.
Ученые обеспокоены резкими изменениями координат полюсов, так как различные навигационные системы базируются на стабильных данных о величинах магнитного поля Земли.
Магнитная защита
Магнитное поле Земли (магнитосфера) защищает нашу планету от потока космических частиц (солнечной радиации). Заряженные частицы, попадая в силовое поле либо огибают его, либо попадают в “магнитную ловушку” и не достигают поверхности Земли. Если бы Земля не имела такого магнитного щита, то вся флора и фауна планеты были бы выжжены.
Рис. 2. Взаимодействие магнитосферы Земли с солнечной радиацией
Северное сияние
Северное или полярное сияние (свечение) возникает из-за взаимодействия атомов атмосферы (кислорода и азота) с заряженными космическими частицами, захваченными магнитным полем Земли, силовые линии которого на полярных широтах почти перпендикулярны поверхности.
Рис. 3. Северное сияние.
Это явление возникает только вблизи полюсов, поскольку там сила магнитного поля Земли достигает значений, позволяющих космическим лучам попадать в верхние слои атмосферы.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали откуда возникло магнитное поле Земли. Оказывается южный магнитный полюс расположен в северном полушарии. Магнитные полюса не стоят на месте, постоянно перемещаются, меняя свои координаты. Магнитосфера Земли защищает нашу планету от губительного воздействия космических лучей.
Читайте также: